Ứng dụng BIM hiệu quả vào dự án cơ sở hạ tầng

MTXD - Việc ứng dụng BIM hiệu quả vào dự án cơ sở hạ tầng tại Việt Nam chắc chắn sẽ giúp đẩy nhanh tiến độ xây dựng các dự án này, đồng thời giảm thiểu chi phí cho việc triển khai dự án.

Đẩy nhanh tiến độ xây dựng cơ sở hạ tầng 

Chuyển đổi kỹ thuật số (chuyển đổi số) không phải là một công nghệ riêng lẻ hay một sự thay đổi xảy ra trong một sớm một chiều. Ngành Kiến trúc, Kỹ thuật và Xây dựng (Architecture, Engineering and Construction - AEC) đã trải qua một sự thay đổi lớn trong nhiều năm; trên thực tế, ngành công nghiệp này đã trải qua ba làn sóng chuyển đổi kỹ thuật số, mỗi làn sóng được xây dựng trên các thành tựu của làn sóng trước đó. 

Làn sóng đầu tiên, chuyển từ vẽ tay sang CAD, được thúc đẩy bởi việc sử dụng rộng rãi máy tính cá nhân. 

Làn sóng thứ hai, chuyển đổi CAD lên BIM (Building Information Modeling - Mô hình thông tin xây dựng) đã được xúc tác bởi suy thoái kinh tế toàn cầu năm 2008 và sự gia tăng các yêu cầu BIM từ các chính phủ và chủ sở hữu tư nhân. 

Làn sóng gần đây nhất, cộng tác trên đám mây, đã được tăng tốc đáng kể bởi đại dịch Covid-19. 

Trên toàn cầu, các công ty AEC đang chuyển sang tư duy ưu tiên kỹ thuật số. Bằng cách sử dụng phần mềm dựa trên BIM kết hợp với các công nghệ như Internet of Things (IoT), thực tế tăng cường hỗn hợp (Mixed reality - MR/XR), phân tích dự đoán và mô phỏng, các đơn vị đang nhận thấy những lợi ích bao gồm giảm rủi ro, thúc đẩy tăng trưởng kinh doanh và cải thiện tính bền vững. 

Các mức độ sử dụng BIM trên toàn cầu, đặc biệt là ở các nước phát triển được báo cáo rộng rãi. Mặc dù đối mặt với nhiều thách thức, sự công nhận tất yếu của BIM trong ngành Kiến trúc, Kỹ thuật và Xây dựng (AEC) trên toàn thế giới được thừa nhận dựa theo những lợi ích đầy hứa hẹn mà nó mang lại. 

Trong số những lợi ích đáng kể BIM mà các chuyên gia trong ngành đạt được là tiết kiệm chi phí và thời gian, cải thiện chất lượng và hiệu suất, phát hiện xung đột, cải thiện độ chính xác, tăng cường cộng tác và giao tiếp, trình bày và quy trình tài liệu tốt hơn, cải thiện lập kế hoạch và thiết kế và trực quan hóa tốt hơn. 

Trong khi nhiều dự án xây dựng ở các nước phát triển đang dần thực thi BIM, việc áp dụng BIM ở các nước đang phát triển lại bị chậm lại. Những rào cản chính được xác định là sự chống lại việc thay đổi, thiếu các tiêu chuẩn BIM có thể thực thi, 2D vẫn là thông lệ làm việc trong ngành…

Hành trình BIM của Vương quốc Anh và Hoa Kỳ được mô tả rõ ràng theo chu kỳ kỳ vọng của Gartner (hay chu kỳ bong bóng). Có thể nói rằng phải mất hơn 10 năm để thiết lập quy trình BIM hiệu quả. Tuy nhiên, ngày nay ở Anh và Mỹ, chúng ta có thể quan sát thấy lợi ích mà BIM đã mang lại. 

Hiện nay, 72% các công ty xây dựng ở Mỹ được cho là đang sử dụng công nghệ BIM để tiết kiệm chi phí đáng kể cho các dự án. Kể từ tháng 4/2016, như một phần của Chiến lược xây dựng của Chính phủ nhằm mục đích tiết kiệm 20% chi phí mua sắm, tất cả các dự án xây dựng có tài trợ từ chính phủ ở Anh đều phải đạt được BIM cấp độ 2. Sự bắt buộc này đã giúp thúc đẩy nhanh quá trình áp dụng BIM tại nước này. 

Việt Nam đạt mục tiêu trở thành một nền kinh tế có thu nhập cao vào năm 2045, và mặc dù đã chi khoảng 6% GDP cho cơ sở hạ tầng (các quốc gia khác trong khu vực chi khoảng 2 - 3%), tình trạng cơ sở hạ tầng hiện tại không đủ để theo kịp và đang trở thành một rào cản cho tốc độ phát triển nhanh hơn theo lộ trình đề ra.

Một phương pháp tiếp cận mới để xây dựng cơ sở hạ tầng với tốc độ nhanh hơn và chi phí dự án thấp là cần thiết để tăng tốc cho quá trình xây dựng cơ sở hạ tầng tại Việt Nam.

Năm 2017, Việt Nam bắt tay vào dự án thí điểm áp dụng BIM vào lĩnh vực Xây dựng. Trong một cuộc khảo sát năm 2021 của Viện Kinh tế Xây dựng (Bộ Xây dựng) cho những dự án và đơn vị tham gia giai đoạn thí điểm, 100% số dự án đánh giá BIM góp phần giảm chi phí dự án và giảm thiểu sự làm lại, chỉnh sửa; 89,5% số dự án thí điểm trải nghiệm rút ngắn thời gian thực hiện với BIM và 75% số dự án đánh giá nhận thấy BIM giúp tiết kiệm tới 5 - 12% nguyên vật liệu. 

Do đó, việc ứng dụng BIM hiệu quả vào dự án cơ sở hạ tầng tại Việt Nam chắc chắn sẽ giúp đẩy nhanh tiến độ xây dựng cơ sở hạ tầng đông thời giảm thiểu chi phí dự án.

Đáp ứng các mục tiêu chiến lược của dự án 

Ngày nay, nhu cầu về thông tin chi tiết, tính minh bạch và chất lượng cao hơn với ngân sách giảm là một thách thức liên tục đối với các chủ sở hữu cơ sở hạ tầng như đường bộ và đường cao tốc. 

Autodesk đáp ứng nhu cầu đó với các giải pháp kỹ thuật số xuyên suốt đầu cuối giúp kết nối liền mạch giữa thiết kế, kỹ thuật, xây dựng và hơn thế nữa. Dưới đây là 7 cách phân phối kỹ thuật số mà Autodesk có thể cung cấp để giúp đáp ứng các mục tiêu chiến lược của dự án. 

1. Lập kế hoạch nguồn vốn dự án cho các hệ thống vận chuyển linh hoạt.

Các giải pháp Autodesk cung cấp các công cụ để thiết kế và xây dựng hệ thống giao thông trong bối cảnh thế giới thực, cho phép dự đoán và lập kế hoạch cho các điều kiện thay đổi. Giao thông, nước mưa, thời tiết bất lợi và hơn thế nữa, có thể được phân tích, mô phỏng và trực quan hóa sớm hơn trong quá trình lên kế hoạch để đưa ra giải pháp thiết kế tốt hơn và sự tham gia của các bên liên quan. 

2. Đào tạo nhân lực với các giải pháp Autodesk hỗ trợ nhu cầu nguồn lực tương lai trong thiết kế và kỹ thuật. 

Sinh viên kỹ thuật dân dụng, hạ tầng trên khắp các trường cao đẳng, đại học Hoa Kỳ được đào tạo về các công cụ AutoCAD và các giải pháp công nghệ xây dựng của Autodesk, giảm thiểu nhu cầu và chi phí đào tạo các kỹ sư trình độ đầu vào khi họ tham gia lực lượng lao động.

3. Hiện đại hóa hệ thống giao thông hạ tầng với việc phân phối dự án kỹ thuật số.

Autodesk đảm bảo phân phối kỹ thuật số liền mạch trong suốt vòng đời dự án, với quy trình phân phối tập trung vào mô hình 3D giúp tối ưu hóa việc lập kế hoạch, thiết kế và xây dựng các tài sản giao thông quan trọng. Trong trường hợp cân đối ngân sách, có thể ưu tiên các dự án đảm bảo hệ thống tổng thể của bạn luôn trong trạng thái tốt. 

4. Tối ưu chi phí dự án.

Số hóa trong toàn bộ vòng đời dự án và chuỗi cung ứng giúp giảm đáng kể lỗi dự án và các công việc làm lại, giảm đơn đặt hàng do thay đổi và số lượng yêu cầu thông tin bổ sung, đồng thời cho phép nắm rõ thông tin chuyên sâu và tính minh bạch của dự án. Do đó, chi phí có thể tiết kiệm đáng kể trong quá trình thực hiện và nhiều dự án đã hoàn thành bất chấp những hạn chế về ngân sách. 

5. Nâng cao hiệu quả hoạt động, hiệu suất vận hành.

Autodesk cải thiện sự hợp tác của các bên liên quan đến dự án để cải thiện phân bổ nguồn lực dự án và tối ưu hóa sử dụng lực lượng lao động tổng thể. Nền tảng phân phối kỹ thuật số được kết nối của Autodesk được xây dựng trên một môi trường dữ liệu chung giúp giảm thiểu mất dữ liệu trong suốt các giai đoạn vòng đời tài sản. Dữ liệu được sắp xếp, quản lý và sẵn sàng cho việc vận hành và bàn giao với các hệ thống quản lý bảo trì và tài sản của bạn. 

6. Kế hoạch phát triển bền vững. 

Với yêu cầu ngày càng tăng trong việc xem xét tác động môi trường, các giải pháp của Autodesk hỗ trợ giảm lượng khí thải carbon bằng cách đánh giá nhiều thiết kế mặt đường từ cả góc độ môi trường và kinh tế. Ngoài ra, chúng cung cấp tác động toàn diện của các lựa chọn thiết kế dựa trên ngân sách, tác động môi trường, đánh giá vòng đời và tiêu thụ tài nguyên thiên nhiên. 

7. Tận dụng các đối tác hàng đầu.

Autodesk tìm kiếm các đối tác xây dựng dựa trên khả năng của Autodesk để đẩy nhanh quá trình số hóa ngành Giao thông và tối ưu hóa cách các kỹ sư lập kế hoạch, thiết kế, xây dựng và vận hành cơ sở hạ tầng giao thông. Quan hệ đối tác liên tục của chúng tôi với ESRI cho phép người kỹ sư tận dụng những gì tốt nhất của thiết kế và xây dựng kỹ thuật số với GIS, giúp tạo ra trải nghiệm thống nhất và mang lại kết quả dự án tốt hơn và bền vững hơn. 

Vượt qua thách thức cùng 4 dự án trên toàn cầu

Chúng tôi đề cập đến 4 ví dụ dưới đây về cách BIM cùng công nghệ Autodesk được sử dụng để vượt qua những thách thức trong các dự án Cơ sở hạ tầng trên toàn cầu.

1. Na Uy: Tuyến E39 - Đường cao tốc ven biển      

2. Trung Quốc: Nút giao thông Wutaishan    

3. Indonesia: Đường cao tốc Trans Sumatra

4. Việt Nam: Cao tốc Mỹ Phước - Bàu Bàng  

1. Dự án tuyến E39 đường cao tốc ven biển (Nauy)

Thách thức: Các con đường, tuyến hầm và cầu ở Nauy không chỉ là các dự án cơ sở hạ tầng mà còn là những khoản đầu tư chiến lược vào tương lai. Kết nối toàn bộ đất nước là điều tối quan trọng cho mục tiêu kinh tế - xã hội của Nauy về tăng trưởng.

Một cơ quan đường bộ Na Uy mới được thành lập với mục tiêu theo dõi các công nghệ mới và kỹ thuật BIM tiên tiến đã chọn Norconsult và AF Gruppen để thiết kế và xây dựng tuyến đường E39, một đoạn đường dài 15 dặm trên dự án đường cao tốc duyên hải 680 dặm. Dự án 490 triệu USD này xây dựng một tuyến đường 4 làn gồm 5 đoạn đường hầm, một số nút giao thông lớn và cầu, bao gồm cầu Trysfjord, cây cầu liên kết lớn nhất thế giới về dạng cầu đúc bê tông cân bằng.

Cơ quan đường bộ đã đưa ra một mục tiêu tham vọng cho dự án: Giảm lượng khí thải carbon liên quan đến xây dựng dự án này 20%. Không chỉ vậy, các tiêu chí nghiêm ngặt được đặt cho quá trình kỹ thuật số hóa của dự án dựa trên mô hình với BIM Cấp độ 3 và sử dụng BIM với CDE nguồn thông tin duy nhất cho hơn 2.000 người tham gia dự án trên nền tảng web. Nhà thầu AF Gruppen đã giao phó cho công ty con của Norconsult, NoIS (NorconsultInformasjonssystemer) việc phát triển giải pháp phần mềm thích hợp.

Giải pháp: Đối với NoIS, Autodesk Forge mang đến giải pháp hoàn hảo để xây dựng một công cụ cộng tác hợp tác dự án dựa trên web với trình xem mô hình BIM tích hợp giúp loại bỏ bất kỳ nhu cầu in ấn nào.

Được đặt tên là dựa án ISY, trình xem nền tảng Forge này cho phép truy cập các mô hình 3D rất lớn trong trình duyệt web. Nó cũng tăng cường sự phối hợp giữa các bộ phận khác nhau và cung cấp khả năng cho các nhà thầu và khách hàng truy cập các thiết kế ở bất cứ đâu và bất kỳ lúc nào - ngay cả khi họ không có kết nối hoặc tại công trường trong một đường hầm nơi khó truy cập mạng. Kết nối liền mạch dữ liệu với hơn 300 nghìn tài liệu sẽ được sử dụng thông qua tích hợp 600 mô hình BIM, lưu trữ từ SharePoint, công cụ GIS và các thông tin về sức khỏe và an toàn.

Để đáp ứng mục tiêu giảm phát thải carbon 20% đầy tham vọng, Norconsult đã ứng dụng cả Forge và thiết kế đa phương án (Generative Design) để giảm vật liệu và chất thải cũng như cải thiện khả năng thi công. Thiết kế tham số chi tiết cho phép giảm 15% lượng khí thải C02 chỉ cho riêng hạng mục cây cầu Trysfjord. Điều này tương đương với năng lượng mà Công ty Norconsult sử dụng trong cả năm.

Những điểm quan trọng:

1. Nhóm dự án đã giảm va chạm giữa các mô hình và tăng độ chính xác thiết kế, trong khi tự động hóa gần 70% việc cập nhật thiết kế khi có thay đổi.

2. Dự án đã giảm hơn 90% bản vẽ truyền thống thường được in ấn và sản xuất để thi công với quy mô tương tự. Nhóm dự án cũng đã tăng số lượng xác nhận/phê duyệt dựa trên mô hình BIM mà trước đây chỉ được dựa trên giấy tờ.

3. Với phần mềm Autodesk Revit và Dynamo, nhóm dự án có thể thiết kế chi tiết hơn với nhiều thông tin hơn trong một khoảng thời gian ngắn hơn, dẫn đến việc phân phối thiết kế nhanh hơn gần 70% so với trước đây. Ví dụ, các tập lệnh Dynamo áp dụng cho đường hầm giúp cả đơn vị thiết kế và nhà thầu tối ưu hóa thiết kế gần hơn với việc bắt đầu xây dựng.

2. Dự án nút giao thông Wutaishan (Trung Quốc)

Thách thức: Một dự án tái thiết lớn ở Trung Quốc tập trung vào 3 tuyến đường cao tốc dọc đi qua TP Trùng Khánh. Mục tiêu là giảm ùn tắc giao thông ở các quận của thành phố và cải thiện kết nối giữa Trùng Khánh và Thượng Hải cũng như các thành phố khác trong Trung Quốc. Dự án nút giao Wutaishan là một phần của dự án tái thiết này. Dự án bao gồm 2,94 km với chi phí 202,9 triệu USD và các tham số khó khăn bao gồm thời gian thiết kế chật hẹp và các vấn đề kỹ thuật phức tạp. Viện Thiết kế Kiến trúc Trùng Khánh của Trung Quốc đã giải quyết các thách thức này bằng cách sử dụng công nghệ BIM với giải pháp Autodesk.

Giải pháp: Triển khai BIM trong môi trường đầy thách thức.

Việc tích hợp BIM 3D với các quy trình thiết kế truyền thống đã giúp Học viện Thiết kế Kiến trúc Trùng Khánh của Trung Quốc thực hiện các mục tiêu dự án đúng thời hạn và trong phạm vi ngân sách. Cho phép định nghĩa tốt hơn về các mối quan hệ không gian giữa dự án đề xuất và địa hình hiện trạng xung quanh.

Các nhà hoạch định dự án có thể xác định và khắc phục trước các vấn đề thiết kế tiềm ẩn, để tiết kiệm chi phí. Ví dụ, thiết kế dự án ban đầu bỏ qua sự xuyên thấu giữa trụ chân cầu tại nút giao có thể dẫn đến việc khó khăn đi lại bên dưới. Thông qua mô hình và phân tích hình ảnh BIM, họ đã hợp nhất trụ cầu và đường đi bên dưới. Kết quả cuối cùng đáp ứng các thông số kỹ thuật thiết kế mới.

Với thiết kế, quy hoạch và phân tích liền mạch, dự án nút giao thông Wutaishan đang được tiến hành và đưa vào sử dụng nhằm cải thiện điều kiện giao thông ở Trùng Khánh. 

Những điểm quan trọng:

1. BIM giúp quản lý hiệu quả các dự án cơ sở hạ tầng ở các khu vực miền núi liên quan đến nhiều yếu tố về địa chất và độ dốc.

2. BIM cho phép các nhà thiết kế hình dung các kịch bản giả thiết của các tùy chọn khác nhau để giảm thiểu gián đoạn giao thông cho người dân trong quá trình thi công.

3. Cộng tác trên đám mây giúp tăng tốc tiến độ và giải quyết các giải pháp thiết kế phức tạp.

3. Dự án đường cao tốc Trans Sumatra (Indonesia)

Thách thức: Đường cao tốc Trans Sumatra dài 2.831 km, từ Banda Aceh đến Bakauheni, Indonesia. Dự án dự kiến hoàn thành vào năm 2024, với mục tiêu giảm thời gian đi lại lên đến 50% và giảm chi phí vận chuyển 30%. Đường cao tốc Trans Sumatra là tuyến đường kinh tế quan trọng nhất để hỗ trợ nền kinh tế trên đảo Sumatra, Indonesia.

Giải pháp: Hutama Karya - công ty xây dựng chính đường cao tốc sử dụng phần mềm Autodesk AEC bao gồm Autodesk Revit, Infraworks, Civil 3D, Navisworks và BIM 360 để tăng tốc xây dựng đường cao tốc Trans Sumatra. Ngoài việc sử dụng các công cụ thiết kế Autodesk AEC, Autodesk BIM 360 với vai trò là môi trường dữ liệu chung CDE đã giúp đội ngũ Hutama Karya giải quyết các vấn đề liên quan đến sự hợp tác và phối hợp trong thời gian dịch Covid-19.

Điểm quan trọng: Bằng cách triển khai BIM và sử dụng cộng tác đám mây, Hutama Karya có thể tăng hiệu quả và giảm chi phí trong việc lập kế hoạch và thi công xây dựng mặc dù tiến độ gấp và đối mặt với đại dịch.

4. Dự án cao tốc Mỹ Phước - Bàu Bàng, tỉnh Bình Dương (Việt Nam)

Thách thức: Mỹ Phước - Bàu Bàng là tuyến đường quan trọng có tác động rất lớn đến sự phát triển kinh tế của Bình Dương với tổng chiều dài 12 km, bề rộng 62 m, có 10 làn xe, tổng mức đầu tư 700 tỷ đồng, góp phần tăng khả năng kết nối các khu công nghiệp phía Bắc tỉnh Bình Dương. Cao tốc Mỹ Phước - Bàu Bàng chạy qua nhiều khu vực địa hình và địa chất khác nhau, đòi hỏi một lượng lớn việc khai quật và san lấp. Ngoài ra, tiến độ thi công cần rút ngắn hết mức có thể vì công trình không thể thi công vào mùa mưa. Dự án cũng có nhiều phần thi công cần được xử lý bởi các nhà thầu khác nhau. Do đó, sự phối hợp giữa các nhà thầu khác nhau và việc quản lý tài liệu là những thách thức khó khăn đối với khách hàng và các bên liên quan.

Giải pháp: Để giải quyết những thách thức trên, Tập đoàn Becamex - chủ đầu tư đã tìm ra cách ứng dụng các công nghệ quản lý số vào dự án. Trong giai đoạn thiết kế, Becamex lựa chọn bộ phần mềm Autodesk AEC với đầy đủ các phần mềm chuyên nghiệp như Civil 3D, Navisworks, Revit và AutoCAD. Đặc biệt, các công cụ tính toán và mô hình hóa mạnh mẽ của phần mềm Civil 3D giúp Becamex đưa ra các phương án thiết kế trong đó khối lượng công trình đào đắp được cân bằng (gần như bằng không), do đó giảm chi phí vận chuyển, đổ đất thải và lập kế hoạch xây dựng phù hợp. 

Ngoài ra, phần mềm thiết kế Autodesk còn giúp Becamex kiểm soát số lượng, giải quyết xung đột thiết kế từ văn phòng, điều này sẽ bị hạn chế nếu sử dụng phần mềm thiết kế 2D và mang lại hiệu quả cao nhất cho dự án. 

Từ dữ liệu phần mềm Civil 3D được cung cấp, Becamex có thể nhanh chóng quyết định lựa chọn các hạng mục sẽ tạo ra đất thừa để xây dựng trước và tận dụng những thứ này để sử dụng ở các vị trí khác của dự án. 

Một số hạng mục trong dự án cũng được thiết kế bằng phần mềm Revit và xung đột giữa các ngành được kiểm soát bằng phần mềm Navisworks. Tận dụng sự phát triển của cơ sở hạ tầng Internet, Becamex sử dụng Autodesk Build như một CDE thống nhất lưu trữ tất cả dữ liệu dự án và tăng cường giao tiếp giữa các bên từ các địa điểm khác nhau. Toàn bộ dữ liệu được lưu trữ ở một nơi giúp các đơn vị tham gia và ban quản lý dự án kiểm soát thông tin về công trình dù ở nhiều địa điểm khác nhau một cách khoa học và đầy đủ.

Những điểm quan trọng: BIM giúp Becamex tạo ra một sản phẩm thống nhất và kết nối với nhau giữa các lĩnh vực. Các nhóm thiết kế làm việc cùng nhau đồng bộ với cốt lõi của hệ sinh thái phần mềm Autodesk. Nền tảng Autodesk Construction Cloud đã giúp số hóa tất cả thông tin dự án lên đám mây. Nền tảng này cho phép tạo một kho lưu trữ hồ sơ tập trung và các quy trình phê duyệt tự động như RFI, RFA... để đảm bảo rằng các bên tương tác, nhận xét và phê duyệt thuận tiện thông qua các thiết bị kết nối internet. 

Ngoài ra, trong giai đoạn xây dựng, dữ liệu phi hình học liên tục được cập nhật vào mô hình BIM để sử dụng trong giai đoạn vận hành. Tất cả những dữ liệu này sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc vận hành và bảo trì thiết bị dự án. Với mô hình BIM, người vận hành có thể dễ dàng xác minh và truy xuất thông tin dự án một cách nhanh chóng và chính xác.

Ken Soh 

 Quản lý cấp cao, Phát triển công nghiệp AEC & Quan hệ đối tác kinh doanh chiến lược tại Autodesk khu vực APAC

( Theo: Tapchixaydung.vn)